低位閃冷軸流泵的性能提升分析與應用研究

張云川

（云南天安化工有限公司磷肥制造中心，云南 安寧 650309）

1 概述

在磷酸生產裝置中，低位閃冷軸流泵是最關鍵的設備之一，它能否正常有效運行，對整個磷酸生產系統的生產狀況有較大影響。因此，各磷酸生產單位對低位閃冷軸流泵的運行和維護均十分重視。

我公司二期30萬噸/年濕法磷酸裝置始建于2006年，因當時國內各化工泵生產廠家均無大型立式軸流泵生產能力，故該裝置萃取系統13000m3/h低位閃冷軸流泵（設備位號（P0104）選用比利時磨銳泵業公司生產的進口設備，于2007年7月投用。在長周期滿負荷的運行下，已使用14年，設備性能下降，存在較多問題，已制約了磷酸裝置的正常運行，給生產組織帶來了較大困難。

2 進口閃冷軸流泵存在問題

2.1 閃冷軸流泵技術參數

設備型號：VAP64CAHRKV 1500E；流量：13000m3/h；揚程：1.39m；轉速：145r/min；功率：230kW。

2.2 存在問題

（1）穩定性下降。隨著生產使用年限的增加，軸流泵泵體口環以上部分不斷磨損，整體壁厚變薄，強度下降，頻繁通洞，在每次檢修時均采用貼板補焊的方法消除隱患。經過多次的焊接仍然存在較大的風險，內壁磨損點無法完全修復，導致口環與泵體存在間隙，泵體也存在較多凹陷點，流體產生的渦流不斷沖刷，磨蝕加劇，每次只能用涂層修復使用，但涂層黏結力有限，存在脫落的情況，導致每年磨損都在加劇。因為磨損的加劇，整泵的穩定性在不斷下降。

（2）能力下降。隨著生產任務的不斷提升，軸流泵需要發揮的能力就顯得越來越不足，循環量的下降，導致反應槽萃取溫度難以控制，萃取指標經常出現偏離。流量的下降，只能通過不斷提升閃蒸室的真空輔助提高流量，這樣的結果導致閃蒸室液位升高，當液位計結垢顯示偏離時，致使料漿被帶入后系統，污染后系統介質。另外，液位升高，閃蒸室塔壁結垢明顯增加，導致容積不斷縮小，已經滿足不了一年一清理的要求，閃蒸室回液管結垢也較為嚴重，每運行半年就必須清理一次，這嚴重制約著裝置的高負荷運行。

（3）泵利用率低。泵原設計流量13000m3/h、揚程1.39m、轉速141.36rpm和電機額定電流28A，實際運行電流20A（峰值電流23A），目前泵利用率只有71.3%左右，還存在能力過剩的情況。

（4）檢修費用高。該泵每年需要檢修一次，更換口環。每兩年葉輪及吸入錐管更換一次。備件消耗較大，因屬比利時進口設備，備件采購費用較高。

3 閃冷軸流泵的性能提升改造內容

原有的這臺立式軸流泵，泵體腐蝕、磨蝕嚴重，泵體壁變薄，腔體變大，介質流速變慢，達不到工藝生產的要求，同時存在著設備隨時發生故障和設備事故的隱患，已經滿足不了生產的需要，威脅到生產安全，急需更換和改造才能滿足或提升產能、節約成本、安全生產。因此，在流量13000m3/h、揚程1.39m、轉速141.36rpm和電機額定電流28A，實際運行電流20A（峰值電流23A）的實際運行情況下，結合泵的特性和工藝生產需求，需對閃冷軸流泵性能做提升改造。

3.1 轉速提升

襄樊五二五泵業公司提出調整泵運行轉速的方案增大泵的性能參數，建議將轉速提高至150.72rpm，根據理論計算，提高轉速后，額定點的流量為13860m3/h、揚程1.58m、電流24.2A，峰值電流27.9A（注：泵實際運行性能參數和管路相關，實際運行參數和額定點參數可能存在一定偏差），采用調整皮帶輪的方式調整增大轉速，以提高泵和各項運行參數指標。

3.2 備件國產化

泵體經過長時間的使用，磨損較嚴重，需要購買新泵體更換，通過與襄樊五二五泵業溝通交流，能夠按照軸流泵的要求提供質量和尺寸相同的產品，后又到現場實際測繪，保障生產過程中不出現尺寸偏離。隨著磷酸生產工藝條件的變化，本次改造將泵體材質提升為2205雙相不銹鋼（具體尺寸見圖1）。

圖1 閃冷軸流泵泵體（國產化）

原口環鑲嵌在泵體內，口環損壞后，就腐蝕磨蝕泵體，每2年就需更換一個泵體，備件價值昂貴，且檢修工序繁瑣。本次改造，將泵體改為泵體+短接形式，整體長度不變，短接損壞后，只需更換短接，而泵體部分勿需更換，大大降低備件費用及檢修工序。短接如圖2。

圖2 閃冷軸流泵短接（國產化）

3.3 改造實施

2021年1月，利用裝置消缺檢修機會，我們對閃冷軸流泵實施了性能提升改造。

（1）設備拆除。閃冷軸流泵吊出后，拆除葉環、葉輪、減速機、泵軸、中間支架等部件，該過程中，可見口環、葉輪等過流部件腐蝕嚴重，口環已穿孔，葉輪因腐蝕間隙過大（已達30mm），導致泵性能下降，見圖3。

圖3 閃冷軸流泵腐蝕情況

（2）設備安裝。更換2205材質國產化泵體、短接、葉輪等部件，葉輪直徑1492mm，短接內徑1500mm，調整葉輪間隙為4mm（圖4）。

圖4 閃冷軸流泵改造后

4 改造后取得的效果

4.1 設備運行穩定

改造后，消除了原設備存在的故障隱患，現閃冷軸流泵運行平穩，利用裝置運行周期對其檢查，未發現新的缺陷產生（圖5）。

圖5

4.2 性能提升，改善工況

通過改造，提升了泵的整體性能滿足磷酸的高負荷運行，原設計流量13000m3/h、揚程1.39m、轉速141.36rpm和電機額定電流28A，改造后流量13860m3/h、揚程1.58m、轉速150.72rpm和電機額定電流28A，能耗利用率提升10個百分點，增加循環量后能有效控制反應料漿的溫度，保障萃取指標的穩定，減少閃蒸室及回液管結垢的速率。

4.3 節約備件費用

從表1可知，過流部件進口備件價值為154.6萬元，國產備件價值為77.6萬元，改造節約備件費為77萬元。通過備件國產化，大大降低了改造費用，備件使用可靠，無質量問題，為后期節約維護費用打下了基礎。

表1 閃冷軸流泵備件價格對比

5 結語

我公司二期30萬噸/年磷酸裝置通過對閃冷軸流泵實施性能提升改造后，降低了設備維修費用，提升了設備性能，泵效率由原來的70%提升到80%，且設備運行穩定，工藝指標得到了有效控制，為裝置正常穩定生產創造了良好的條件。